¿Qué es el Magnetismo y Cómo se Caracteriza?
El magnetismo es un fenómeno físico que se manifiesta en ciertas sustancias como el hierro, cobalto y níquel principalmente. Se caracteriza por la aparición de fuerzas de atracción o repulsión sobre otros cuerpos.
¿Qué es el Campo Magnético y en qué Unidades se Mide?
El campo magnético es una propiedad física generada en una región del espacio por un imán o una corriente eléctrica. Este campo ejerce una fuerza sobre cuerpos cargados o imantados ubicados en sus cercanías. En el Sistema Internacional, la unidad para expresar la intensidad del campo magnético es el tesla (T): 1 [T] = 1 [N/ampere x m]. También se utiliza el gauss (Gs): 1 Gs = 10-4 tesla.
Comparación de las Propiedades de las Líneas de Fuerza Magnéticas y Eléctricas
Existen diferencias clave entre las líneas de campo magnético y eléctrico:
- Las líneas de campo magnético son siempre cerradas, mientras que las líneas de campo eléctrico pueden ser abiertas o cerradas.
- Las líneas de campo magnético salen del polo norte del imán y entran por el polo sur. En cambio, las líneas eléctricas salen de las cargas positivas y entran a las negativas.
¿Qué son los Materiales Ferromagnéticos y para qué Sirven?
Los materiales ferromagnéticos, como el hierro, presentan una imanación espontánea incluso en ausencia de campos magnéticos externos. El comportamiento de estos materiales depende de la temperatura.
Relación entre la Electricidad y el Magnetismo
En 1820, Hans Christian Oersted descubrió que la corriente eléctrica también podía producir magnetismo, fenómeno conocido como efecto Oersted. Este descubrimiento marcó el inicio del electromagnetismo.
Posteriormente, André-Marie Ampère descubrió que dos corrientes eléctricas interactúan magnéticamente y planteó que el magnetismo natural se producía por pequeñas corrientes eléctricas.
Michael Faraday desarrolló ideas sobre la teoría de campos y concluyó que se pueden generar corrientes eléctricas a partir de campos magnéticos variables.
Finalmente, James Clerk Maxwell descubrió que era posible generar campos magnéticos a partir de campos eléctricos variables.
Estos descubrimientos establecieron que la electricidad y el magnetismo son fenómenos íntimamente relacionados.
¿Cómo se Originan los Rayos?
En las nubes de tormenta, diversos fenómenos de convección y electrización provocan una separación de cargas eléctricas. Generalmente, la parte superior de la nube se carga positivamente y la parte inferior negativamente.
Cuando la separación de cargas es suficiente, se forma un dipolo que genera campos eléctricos entre las cargas internas de la nube y entre la parte inferior de esta y el suelo.
En condiciones normales, la atmósfera tiene un campo eléctrico de 100 a 150 V/m. Sin embargo, la presencia de una nube de tormenta altera este campo. Las cargas negativas de la nube influyen en el campo eléctrico, provocando su inversión y un aumento intenso hasta alcanzar valores de 10 a 15 kV/m. En este punto, una descarga eléctrica en el suelo (un rayo) es inminente.
El Magnetismo Terrestre
William Gilbert fue el primero en sugerir que la Tierra se comporta como un gigantesco imán. Las líneas de campo magnético terrestre salen aproximadamente del polo sur geográfico, rodean la Tierra siguiendo los meridianos y entran por el polo norte geográfico.
Aunque el origen del campo magnético terrestre aún no se comprende completamente, una hipótesis plantea que el hierro líquido del núcleo terrestre externo, en movimiento debido a corrientes de convección, genera este magnetismo.
Un fenómeno sorprendente es que los polos magnéticos de la Tierra se han invertido varias veces a lo largo de su historia.
Aves Migratorias y el Campo Magnético Terrestre
Las aves migratorias poseen la capacidad de percibir la intensidad y dirección del campo magnético terrestre, lo que les permite orientarse durante sus viajes. Esta capacidad se basa en dos mecanismos:
- Moléculas de rodopsina: Presentes en la retina del ojo, estas moléculas absorben fotones y se convierten en imanes, alineándose con el campo magnético.
- Cristales de magnetita: Ubicados en el cráneo de las aves, estos cristales actúan como una brújula interna.
Constitución del Átomo
El átomo está formado por:
- Núcleo: Contiene protones (carga positiva) y neutrones (sin carga), concentrando la mayor parte de la masa del átomo.
- Corteza: Región donde se encuentran los electrones (carga negativa), atraídos por los protones del núcleo.
El Experimento de Rutherford y el Núcleo Atómico
Ernest Rutherford bombardeó una fina lámina de oro con partículas alfa (núcleos de helio). La mayoría de las partículas atravesaron la lámina sin desviarse o con pequeñas desviaciones. Sin embargo, algunas partículas experimentaron grandes desviaciones.
Este resultado llevó a Rutherford a concluir que las cargas positivas del átomo (protones) estaban concentradas en una región muy pequeña en comparación con el tamaño total del átomo, a la que llamó núcleo.
El Modelo de Bohr y el Radio de la Órbita del Electrón
Niels Bohr propuso un modelo atómico en el que los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor del núcleo. Según su teoría, el radio de la órbita del electrón (rn) se puede determinar mediante la siguiente ecuación:
rn = n2 x (ε0h2) / (πme2)
Donde:
- n es el número cuántico principal (1, 2, 3…)
- ε0 es la permitividad del vacío
- h es la constante de Planck
- m es la masa del electrón
- e es la carga del electrón
Para la órbita más cercana al núcleo (n=1), el radio se conoce como radio de Bohr y tiene un valor de 5,29 x 10-11 m. Este valor coincide con el radio predicho por Bohr para el átomo de hidrógeno en estado no excitado.
El Principio de Incertidumbre de Heisenberg
El principio de incertidumbre de Werner Heisenberg establece que es imposible conocer simultáneamente y con precisión la posición y el momento (masa x velocidad) de una partícula. Al intentar medir una de estas magnitudes, se perturba la otra.
Este principio impone limitaciones al conocimiento de la naturaleza, dando lugar a modelos indeterministas donde el azar juega un papel fundamental, a diferencia de la física clásica.
¿Qué son los Isótopos?
Los isótopos son átomos de un mismo elemento químico (mismo número atómico, Z) que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones (N). Por lo tanto, los isótopos de un elemento tienen la misma carga nuclear pero diferente masa atómica.
¿Qué es la Radiactividad?
La radiactividad es un fenómeno físico por el cual algunos núcleos atómicos inestables se desintegran espontáneamente, emitiendo partículas o energía en forma de radiación. Esta desintegración ocurre para alcanzar un estado de menor energía y mayor estabilidad.
Decaimiento Alfa, Beta y Gamma
Decaimiento Alfa
, BETA Y GAMMA consiste en la fuga conjunta de 2 protones y 2 neutrones en la forma de una particula alfa (42 He) desde el interior de un nucleo una particula alfa es muy masiva y x lo tanto puede impactar fuertemente sin embargo su gran tamaño le impide llegar muy lejos hasta una hoja de papel es un obstaculo grande para una particula alfa – en este caso el neutron deja un proton en su lugar y tanto el electron como el neutrino abandonan el nucleo el electron liberado corresponde a lo qe originalmente se denomino particula beta – este consiste en la emision de fotones de muy alta energia y ocurre cuando un nucleo excitado experimenta una transición a un estado de menor energia sin cambiar su constitución. CUAL ES LA ECUACION QE RELACIONA LA MASA CON LA ENERGIA SEGÚN EINSTEIN? [e=m X c2] es determinante para entender energéticamente los procesos nucleares en ellos la energia es conservada y para qe un proceso ocurra sin ayuda del exterior se necesita qe la masa de los ingredientes sea mayor qe la masa de los productos la igualdad permite obtener la energia liberada Q en al reaccion: [masa de los ingredientes] x C2 = [masa de los productos] x C2 + Q, donde C representa la velocidad de la luz POR QE SE UTILIZA EL CARBONO – 14 PARA SABER LA FECHA DE MUERTE DE UN FOSIL? Los animales mientras estamos vivos comemos lechugas, cereales, etc, ingiriendo asi carbono q en gran medida se presenta como carbono – 12 (estable) pero tambien con una pequeñísima dosis de carbono-14 (radiactivo) la vida media del carbono – 14 es de 5730 años con lo cual al cabo de ese lapso una población inicial de carbono -14 se habria reducido a la mitad cuando morimos dejamos de comer y a partir de ese instante la presencia de carbono -14 en nuestro cuerpo inerte disminuye hasta reducirse a la mitad de cabo de 5730 años entonces una forma de saber la fecha de muerte de un fosil es investigando la presencia relativa de carbono – 14 en los restos, en estado natural hay casi 1012 nucleos de carbono – 12 x cada carbono -14 dato util para la datacion geologica y arqueológica QE ES LA FUSION NUCLEAR? Al acercar algunos isotopos peqeños estos se fusionan y pueden liberar un gran cantidad de energia a este proceso de juntarse núcleos livianos se le denomina fusion nuclear QE ES ÑA FISION NUCLEAR? En el extremo de los núcleos grandes el proceso de liberacion de energia se logra mediante la ruptura o fision nuclear. EN QE SITUACION SE PRODUCE REACCION EN CADENA? Con mas núcleos de uranio-235 la duplicación vuelve a ocurrir y se produce lo q se denomina reaccion en cadena esta se puede evitar poniendo los núcleos de uranio-235 mas separados y agregando moderadores en el medio si los millones de electron-volt generados x el reactor se utilizan para calentar agua las qe a su vez activan turbinas para generar electricidad tenemos un generador nuclear de electricidad